The Oenococcus genus comprises four recognized species, and members have been found in different types of beverages, including wine, kefir, cider and kombucha. In this work, we implemented two complementary strategies to assess whether oenococcal hosts of different species and habitats were connected through their bacteriophages. First, we investigated the diversity of CRISPR-Cas systems using a genome-mining approach, and CRISPR-endowed strains were identified in three species. A census of the spacers from the four identified CRISPR-Cas loci showed that each spacer space was mostly dominated by species-specific sequences. Yet, we characterized a limited records of potentially recent and also ancient infections between O. kitaharae and O. sicerae and phages of O. oeni, suggesting that some related phages have interacted in diverse ways with their Oenococcus hosts over evolutionary time. Second, phage-host interaction analyses were performed experimentally with a diversified panel of phages and strains. None of the tested phages could infect strains across the species barrier. Yet, some infections occurred between phages and hosts from distinct beverages in the O. oeni species.

Oenococcus oeni is the predominant lactic acid bacteria species in wine, where it performs the malolactic fermentation, which helps to secure and preserve wine quality. Here, we describe the morphological, biological, and genomic characterization of siphophage Krappator X ₂₇ , a strictly lytic phage that was previously isolated from Merlot wines. Several aspects of the life cycle of the phage were investigated using the sensitive strain IOEBS277 under optimal growth conditions. X ₂₇ has a large burst size (149 Plaque Forming unit [PFU] per infected cell) and targets industrially relevant strains of O. oeni used for production of wines. X ₂₇ also shows lytic activity against its host in red and white grape juice media. The phage genome consists of 41,633 nucleotides. Structure prediction of the viral adhesion devices reveals elongated multi-domain machinery containing carbohydrate-binding modules likely involved in host recognition and binding. Genome-based phylogeny revealed that X ₂₇ has less than 30% intergenomic similarities with its most similar phages and represents a new species in a yet unassigned genus, for which we propose the name « Krappavirus » . Aiming to expand the available collection of genomes in this genus, we sequenced two independently isolated phage homologs from Merlot wines. Modular protein evolution may play a role in the diversification of this specific phage lineage, and naturally occurring domain combinations were found in three crucial proteins of known function: the small terminase subunit, the endolysin, and the replisome organizer. IMPORTANCE: Oenococcus oeni is commonly used for wine and cider production. Characterizing strictly lytic oenophages, understanding their genetic relationships, and studying their interactions with various hosts are the necessary steps for preventing and controlling phage attacks that occur along the fermentation process.

Evolution expérimentale en mileu extrême de la bactérie lactique Oenococcus oeni et applications à la sélection de levains malo-lactiques plus performants: Dans la production du vin, la fermentation alcoolique (FA) est effectuée par la levure Saccharomyces cerevisiae, qui transforme les sucres du jus de raisin en éthanol et en dioxyde de carbone. Elle est suivie par la fermentation malolactique (FML) dans la plupart des vins rouges de qualité et certains vins blancs, sous l'action des bactéries lactiques (LAB). Oenococcus oeni est l'espèce de LAB prédominante dans la vinification car elle est la mieux adaptée à l'environnement difficile du vin, caractérisé par une pénurie de nutriments, des concentrations élevées en éthanol, un pH acide et la présence de polyphénols et de dioxyde de soufre.L'hypermutation héréditaire a été décrite chez O oeni et est principalement due à des altérations du système de réparation des mésappariements dirigée par la méthylation. Cette augmentation des taux de mutation améliore la capacité des bactéries à résister au stress. Les mutations fréquentes, ainsi que le transfert horizontal de gènes, sont probablement des moteurs clés de l'adaptation rapide de O. oeni aux environnements fluctuants rencontrés lors de la vinification. Cependant, l'étude des traits et des dynamiques évolutives qui contribuent à la diversité adaptative des populations d'O. oeni est difficile dans les fermentations spontanées. Cela est dû à la complexité des facteurs de stress biotiques et abiotiques tout au long de la fermentation. De plus, les conditions climatiques changeantes ont exacerbé ces facteurs inhibiteurs, entraînant une teneur plus élevée en éthanol, des niveaux de sucre accrus et des profils polyphénoliques modifiés. L'interaction de ces facteurs, ainsi que l'utilisation de nouveaux cépages et des pratiques de vinification non uniformes, sont susceptibles de façonner le processus unique de sélection bactérienne pendant la FML.L'objectif de ce travail est de mieux comprendre les pressions sélectives qui s’exercent sur Oenococcus oeni et de relier les variations génétiques des génotypes favorisés aux variables du vin et aux pratiques en cave. Dans le premier chapitre, le typage moléculaire des souches dominantes responsables de la FML a été réalisé dans des vins soumis à différentes combinaisons de trois principaux facteurs de stress : l'éthanol, le pH et les composés polyphénoliques. Le séquençage du génome a fourni des informations sur la parenté génomique des souches co-résidentes dans les vins, permettant de déduire la signification écologique de fonctions spécifiques au sein des lignées de souches et des compositions distinctes de vins, ce qui est crucial pour comprendre la dynamique et l'efficacité de la FML. Dans le deuxième chapitre, des souches sélectionnées provenant de diverses origines ont été assemblées en consortium et leur développement a été évalué dans des vins blancs et rouges après la FA, offrant des perspectives sur les interactions au niveau infra-espèce et la diversité pendant la FML. Enfin, la pression biotique exercée par les phages strictement lytiques d'O. oeni a été explorée à travers des expériences de coévolution en conditions de laboratoire, apportant des éclaircissements le mécanisme d'attachement phage-hôte chez O. oeni, tout en explorant davantage les stratégies possibles que la bactérie développe dans cette relation antagoniste.Dans l'ensemble, nous avons employé diverses approches pour approfondir notre compréhension des pressions auxquelles l’espèce O. oeni est confrontée. Alors que les vignerons comptent de plus en plus sur des souches bactériennes commerciales robustes pour garantir le succès de la FML, nos résultats pourraient contribuer à développer de nouvelles stratégies pour sélectionner des levains FML mieux adaptés aux vins de compositions complexes et difficiles à fermenter.